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12 févr. 2011 Auch 2010 war das Carl-. Reuther-Berufskolleg in Hennef. Gastgeber für Schülerinnen und. Schüler der Klassen 7 und 8 allgemein bildender Schulen ...
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6 févr. 2010 www.bk-hennef.de. 20. Jahrgang
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2 févr. 2013 www.bk-hennef.de. 23. Jahrgang
BERUFSBILDUNG INNOVATION TECHNIK ZUKUNFT
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Kölner Schachverband
KSV Ausschreibung 2010 / 2011. 20. Kölner Schachverband von 1920 e. V. KSV Blitz-Einzelmeisterschaft der Senioren. Termine.
Aufbereitung und Inbetriebnahme der Steuerelektronik eines
September 2010 vom Oberbergischen Kreis in Gummersbach genehmigt (siehe auch www.stsci.de). Carl-Reuther-Berufskolleg Hennef. Eigenmittel der Schüler.
Michael Maas &
Florian Rings
26.03.2012
\b \b \b\b \bProjekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
M.Maas, F.Rings
- 2 -Inhaltsverzeichnis
1.→Einleitung ................................................................................................................... - 5 -→
2.→Ausgangssituation ...................................................................................................... - 7 -→
2.1.→Auftraggeber ....................................................................................................... - 7 -→
2.2.→Ist - Situation ...................................................................................................... - 8 -→
2.3.→Soll - Zustand ................................................................................................... - 10 -→
2.5.→Termine ............................................................................................................. - 12 -→
2.6.→Schnittstellen ..................................................................................................... - 12 -→
3.→Allgemeine Grundlagen eines Teleskops ................................................................. - 13 -→
3.1.→Geschichte und Aufbau eines Teleskops ........................................................... - 13 -→
3.2.→Achsen eines Fernrohres .................................................................................. - 14 -→
3.3.→Deklinationsachse ............................................................................................. - 14 -→
3.4.→Rektaszensionsachse ....................................................................................... - 15 -→
3.5.→Linsenfernrohr (Refraktor) ................................................................................. - 16 -→
3.6.→Das Galilei- Fernrohr ......................................................................................... - 17 -→
3.7.→Das Kepler-Fernrohr .......................................................................................... - 17 -→
3.8.→Das Okular ........................................................................................................ - 18 -→
4.→Spiegelfernrohr (-teleskop) ....................................................................................... - 19 -→
4.1.→Übersicht ........................................................................................................... - 20 -→
4.2.→Bestandteile ...................................................................................................... - 21 -→
4.3.→Stützelemente ................................................................................................... - 21 -→
4.4.→Tubus ................................................................................................................ - 22 -→
4.5.→Bauformen des Newton - und Cassegrainteleskops ......................................... - 22 -→
5.→Steuerung eines Teleskops ...................................................................................... - 24 -→
5.1.→Netzteile ............................................................................................................ - 25 -→
5.1.1.→Schaltnetzteil .............................................................................................. - 25 -→
5.1.2.→Trafonetzteil ............................................................................................... - 27 -→
5.2.→Servomotoren .................................................................................................... - 28 -→
5.2.1.→Regelkreise bei elektrischen Servoantrieben .............................................. - 30 -→
5.2.2.→Servomotor Bauarten ................................................................................. - 31 -→
5.2.2.1.→Bürstenloser Gleichstromservomotor ................................................. - 31 -→
5.2.2.2.→Drehstromasynchron Servomotor ........................................................ - 32 -→
5.2.2.3.→Drehstromsynchronservomotor ........................................................... - 33 -→
Projekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
M.Maas, F.Rings - 3 -5.2.2.4.→Servogeregelte Schrittmotoren ............................................................ - 33 -→
5.2.3.→Lagegeber .................................................................................................. - 34 -→
5.2.3.1→Inkrementelle Weggeber ..................................................................... - 34 -→
5.2.3.2→Absoluter Weggeber ........................................................................... - 35 -→
5.2.3.3→Resolver .............................................................................................. - 35 -→
6.→DFM Teleskop .......................................................................................................... - 36 -→
6.1.→Genereller Aufbau ............................................................................................. - 37 -→
6.1.1.→Mechanisch ................................................................................................ - 37 -→
6.1.2.→Elektrisch ................................................................................................... - 37 -→
6.1.3.→Software ..................................................................................................... - 38 -→
6.1.4.→Limits ......................................................................................................... - 41 -→
6.1.5.→Hauptspiegel Klappen ................................................................................ - 41 -→
6.1.6.→Aux Box ...................................................................................................... - 41 -→
6.1.7.→GL 1200 ..................................................................................................... - 42 -→
6.2.→Aufbau des Motor Driver Chassis ...................................................................... - 45 -→
6.2.1.→Beschreibung der Betriebsmittel des Motor Driver Chassis ........................ - 46 -→
6.3.→Projektdurchführung .......................................................................................... - 56 -→
6.3.1.→Inbetriebnahme Leistungsteil ...................................................................... - 56 -→
6.3.2.→Inbetriebnahme Motorsteuerung................................................................. - 59 -→
6.3.2.1.→Spannungsinbetriebnahme von T11 .................................................... - 62 -→
6.3.2.2.→Spannungsinbetriebnahme von T12 .................................................... - 63 -→
6.3.2.3.→Spannungsinbetriebnahme von T13 .................................................... - 64 -→
6.3.2.4.→Spannungsinbetriebnahme von T14 .................................................... - 65 -→
6.3.3.→Inbetriebnahme Spiegelsteuerung .............................................................. - 66 -→
6.3.3.1.→Spannungsinbetriebnahme von T20 .................................................... - 67 -→
6.3.3.2.→Spannungsinbetriebnahme von T22A ................................................. - 68 -→
6.3.3.3.→Spannungsinbetriebnahme von T22B ................................................. - 69 -→
6.3.3.4.→Spannungsinbetriebnahme von T23 .................................................... - 70 -→
6.3.4.→Inbetriebnahme der Servomotoren mit dem Handbedienelement ............... - 71 -→
6.3.4.1.→Inbetriebnahme der Motorsteuerungsplatinen ..................................... - 71 -→
6.3.4.2.→Inbetriebnahme der inkrementellen Weggeber .................................... - 74 -→
6.3.4.3.→Verdrahtung des Front Panels ............................................................. - 75 -→
6.3.4.4.→Inbetriebnahme des 486er Computers ................................................ - 75 -→
6.3.4.5.→Inbetriebnahme des gesamten Versuchsaufbaus ................................ - 76 -→
7.→Ergebnis ................................................................................................................... - 78 -→
8.→Resümee .................................................................................................................. - 81 -→
Projekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
M.Maas, F.Rings - 4 -9.→Eidesstaatliche Versicherung ................................................................................... - 84 -→
10.→Literaturverzeichnis .................................................................................................. - 85 -→
11.→Abbildungsverzeichnis .............................................................................................. - 86 -→
12.→Abbildungsquellen .................................................................................................... - 88 -→
13.→Anhangsverzeichnis ................................................................................................. - 90 -→
Projekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
M.Maas, F.Rings
- 5 -1. Einleitung
S CHNÖRRINGEN TELESCOPE SCIENCE INSTITUTE (STSCI). Diese Beobachtungsstation Thomas Eversberg gegründet. Das STScI hat eine anspruchsvolle Instrumentenausrüstung, sowie einen Kontrollraum mit kompletter Rechnerausstattung. Der Schwerpunkt der aktuellen Arbeit liegt in der spektroskopischen Analyse massereicher Sterne. Diese erfolgt in Zusammenarbeit mit der internationalenForschungsgemeinschaft
Im Sommer 2008 haben Herr Dr. Vollmann und herr Dr. Eversberg für 40.000 Euro ein schweres Teleskop von 1,2 Tonnen Gewicht und einem Spiegeldurchmesser von 80cm erworben, welches bisher von der LUDWIG-MAXIMILIAN-UNIVERSITÄT München als
Hauptinstrument für die astronomische Forschung in den Alpen betrieben und nun Die Betreiber des STScI sowie ein Kreis von Unterstützern haben die Initiative zur gemeinnützige "Initiativkreis STScI e.V." wird das Institut bei der wissenschaftlichen den zwingend notwendigen instrumentellen Ausbau zu gewinnen versuchen. Mehrere Institute weltweit haben ihr Wohlwollen für unser Projekt ausgedrückt. Darunter das Forschungszentrum Jülich, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, die University of Hawaii (USA), die Université de Montréal (Kanada), die Weitere Informationen finden sich auf der Webseite des Initiativkreises www.derblicknachvorn.de).80cm Teleskop installiert werden soll. Der entsprechende Bauantrag wurde im
September 2010 vom Oberbergischen Kreis in Gummersbach genehmigt (siehe auch www.stsci.de).Projekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
Echelle-Spektrometer ausgestattet werden und insbesondere Himmelsobjekte untersuchen, die von Großteleskopen aus organisatorischen Gründen nur schwer relativ lang sind, daher Wochen oder Monate beobachtet werden müssen und für aus diesen Gründen nicht geeignet sind. An den geplanten Beobachtungsprogrammen sollen vor allen Dingen Schulen und Astro - AG"s planen und daran anschließend am Teleskop arbeiten. Die Betreiber des Fachhochschulen und den benachbarten Schulen Kontakt aufgenommen und entsprechende Kooperationsvereinbarungen getroffen. Bei der ersten Besichtigung des Instrumentes 2008 auf dem Wendelstein wurde von sondern auch alle Verbindungskabel zu den Antriebsmotoren und Steuerplatinen vor den Steckern durchtrennt werden. Der ursprüngliche Kabelbaum wurde entsorgt. Bisher wurden von den neuen Besitzern keinerlei Vortests durchgeführt, um die Steuerelektronik auf prinzipielle Funktion zu testen. Bei einer Anfrage an den Hersteller des Instrumentes, die Elektronik durch eine moderne Steuerung zu ersetzen, wurde von DFM - Engineering der Vorschlag unterbreitet die vorhandene Elektronik aufgrund ihrer Robustheit wieder in Stand zu setzen. Aus dieser Information entstand die Idee, die Überholung von lassen.Projekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
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2. Ausgangssituation
Projekt: Aufbereitung und Inbetriebnahme der Steuerelektronik einesSpiegelteleskops
Auftraggeber: STScI S
CHNÖRRINGEN TELESCOPE SCIENCE INSTITUTE
Dr. Klaus Vollmann (Ansprechpartner des STScI)
Ringweg 7
Tel: 02291/926935
Email: Klaus.Vollmann@stsci.de
Dr. Thomas Eversberg
Am Kielshof 21a
Email:
Thomas.Eversberg@stsci.de
Auftragnehmer: Michael Maas
Luisenstr. 42
53721 Siegburg
Tel.: 0163/8728857
Email:
michael.m1988@web.deFlorian Rings
Luisenstr. 42
53721 Siegburg
Tel.: 01577/1623526
Email:
F.Rings@web.de
2.1. Auftraggeber
Die Auftraggeber setzen sich zusammen aus dem "INITIATIVKREIS STScI S CHNÖRRINGEN TELESCOPE SCIENCE INSTITUTE E.V.". Als Ansprechpartner ist Herr Dr.Vollmann benannt worden.
Projekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
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2.2. Ist - Situation
Nach einer ersten Besichtigung der Steuerelektronik und Rücksprache mit Herrn Dr. Vollmann wurde die Ausgangsituation festgelegt. Diese besteht aus einem ca. 5 Meter hohen Teleskops, welches 1,2 Tonnen wiegt. Das Teleskop mit Motoren, Inkrementalgebern etc. ist bei Herrn Dr. Vollmann in einer Scheune eingelagert und DFM - Engineering (www.dfmengineering.com) mit Sitz in Longmont, Colorado. Das Hauptinstrument angeschafft und auf der Wendelstein - Beobachtungsstation zurErforschung von Galaxien aufgestellt.
den USA kommt. Die Dokumentation der Steuerelektronik existiert in Form von die im Laufe des Projektes vom Herrn Dr. Vollmann nachgereicht wurde. Installation des Kabelbaums mussten vor dem Rückbau des Teleskops auf dem Verbindungskabel zu den Antriebsmotoren und Steuerplatinen vor den Steckern durchtrennt werden. Der ursprüngliche Kabelbaum wurde entsorgt. Ein Neukauf der Steuerung wurde von DFM Engineering nicht empfohlen, da diese zu teuer und aufgrund der Robustheit ein Ersatz nicht notwendig ist. Die vorhandene Elektronik soll überholt und baugruppenweise in Betrieb genommen werden. Von Herrn Dr. Vollmann wurden keinerlei Vortests durchgeführt, um die Steuerelektronik auf prinzipielle Funktion zu testen. Nach dem Besichtigungstermin im November 2010 im CRBK-Hennef konnten wir uns einen ersten Eindruck über den Zustand der Steuerungen und der Dokumentation machen. Die Steuerung ist stark verstaubt, die Dokumentation veraltet und es ist nicht bekannt, Schaltzeichen versehen und müssen übersetzt werden. Des Weiteren befinden sich deutschen Standards ab.Projekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
M.Maas, F.Rings - 9 -Da das Teleskop ein amerikanisches Fabrikat ist, wird es aktuell mit einem
Spannungswandler von 230VAC auf 110VAC betrieben. Danach werden mit weiteren Transformatoren die Spannungen für die jeweiligen Baugruppen weiter von 110VAC wie Kabel, Motorzuleitungen etc. sind nicht vorhanden und müssen neu bestellt Ein Arbeitsplatz, an dem die Steuerelektronik gelagert und getestet werden kann, ist bei Herrn Florian Rings, Im Pesch 23, 53797 Lohmar geschaffen worden. Für die beiden angetriebenen Achsen (Rektaszensions - und Deklinationsachse) werden jeweils ein Servomotor und zwei Inkrementalgeber verwendet. Zur Verstellung Schrittmotor und ein Inkrementalgeber verwendet. Die vier Spiegelklappen werden mit jeweils einem Gleichstrommotor + Getriebe angetrieben. Im sogenannten Guide Acquire Module (GAM) befindet sich ein Schrittmotor, zur Positionierung eines Spiegels. Alle Motoren, Inkrementalgeber etc., stehen uns auf Anfrage zur Verfügung.Projekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
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2.3. Soll - Zustand
Folgende Aufgaben müssen im Rahmen des Projektes bearbeitet werden:1. Normgerechtes Bezeichnen einzelner Bauteile und gesamter Bauelemente im
Schaltplan, sowie in der Elektronik (Betriebsmittelkennzeichnung).2. Beschreibung der Funktion einzelner Baugruppen, sowie deren interne
3. Einzelinbetriebnahmen der Baugruppen anhand von Prüfpunkten.
4. Erstellung eines Prüfprotokolls, sowie die genaue Beschreibung von Prüfpunkten in
der Steuerung.5. Dokumentation der Funktionstests anhand Prüfprotokolle.
6. Instandsetzung bzw. Überholung notwendiger Komponenten.
Peripherie wie z.B. Motoren und Geber anhand von Prüfprotokollen.8. Herstellung eines Musterkabelbaums, um die komplette Steuerung in Betrieb nehmen
dabei besonders zu berücksichtigen.Projekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
M.Maas, F.Rings - 11 -Im Anschluss folgen "Kann" - Ziele, die nicht unbedingt Bestandteil unserer Projektarbeit
Ort zu implementieren und das Teleskop in Betrieb zu nehmen. Für die Montage des2. Funktionstest des gesamten Teleskops vor Ort nachdem die Inbetriebnahme
erfolgreich abgeschlossen ist (Rektaszensions - und Deklinationsachse, VerstellungInkrementalgeber).
3. Konzept für den Aufbau einer neuen Steuerung mit Hilfe einer Siemens S7 Steuerung
und einer alternativen Motoransteuerung. Soll- Zustand festgehaltenen Punkte. Dies erreichen wir, indem wir unsere Arbeit mit Messprotokollen und das normgerechte kennzeichnen von Betriebsmitteln. Dies werden wir in einer Gesamtdokumentation festhalten die am Ende der Projektlaufzeit an denProjekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
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2.5. Termine
01.02.2011 bis 13.03.2011 Erstellung des Pflichtenheftes
14.03.2011 Projektbesprechung mit dem Ansprechpartner des
Carl-Reuther-Berufskollegs (Herrn Kampen) und
dem Ansprechpartner des STScI. (Kick- Off- Meeting)15.03.2011 bis 30.03.2011 Planungsphase
01.04.2011 bis 31.12.2011 Praktische Umsetzung der Projektarbeit
01.01.2012 Zeitraum zum dokumentieren der erfolgten Arbeiten
26.03.2012 Abgabe der Dokumentation
2.6. Schnittstellen
Betreuender Lehrer: Herr Kampen
Schulbereichsleiter: Herr Kramer
Projektleitung: Herr Dr. Vollmann
Materialbereitstellung: STScI
Carl-Reuther-Berufskolleg Hennef
Eigenmittel der Schüler
Auftragnehmer: Michael Maas
Florian Rings
Projektdurchführungsort: Florian Rings
Im Pesch 23
53797 Lohmar
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3. Allgemeine Grundlagen eines Teleskops
Nachfolgend werden einige Theoretische Grundlagen eines Teleskops behandelt, mit denen wir uns innerhalb der Projektlaufzeit auseinandergesetzt haben.3.1. Geschichte und Aufbau eines Teleskops
Seit langer Zeit ist es der Wunsch des Menschen das Weltall zu bereisen. Aus diesem Grund erforschen. Hierfür brauchten sie eine Vorrichtung, die die Betrachtung des Weltraumes für in der Schifffahrt oder im privatenHobbybereich.
"Ein Fernrohr ist ein optischesInstrument, bei dessen Nutzung entfernte
Die Optik kann aus Linsen, Prismen und
Spiegeln bestehen."
1 Dieses ist die Begriffsdefinition bei Wikipedia und fasst sehr gut die grundlegende Funktion des Fernrohrs zusammen. Im Ansatz unterteilt man das Fernrohr in zwei große Unterkategorien. Das Linsenfernrohr (Refraktoren) und das Spiegelfernrohr (Reflektoren).2 Wie der Name
sagt besitzt der Refraktor als Objektiv brechende Linsen und der Reflektor arbeitet mit Spiegeln. Diese beiden Merkmale sind die wesentlichen Unterschiede beiEigengewichtes und der damit verbundenen
Durchbiegung nur bis zu einem Linsendurchmesser von 31 (Wikipedia F. , 2012)
2 Vgl. (uni-protokolle)
3 Vgl. (Wikipedia F. , 2012)
1. Abb.: Linsenteleskop
2. Abb.: Spiegelteleskop
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3.2. Achsen eines Fernrohres
Jedes bekannte Objekt am Himmel besitzt wie ein Ort auf der Erde Koordinaten. Die Himmelskoordinaten werden in Deklination (entspricht der geographischen Breite) und· Deklinationsachse
· Rektaszensionsachse.
43.3. Deklinationsachse
Bei der Deklinationsachse handelt es sich um die
vertikale Achse eines Teleskops. Sie wird auch "Himmlischer Breitengrad" genannt und ist eine von zwei Koordinaten, die die Lage einesObjektes festlegt. Diese Achse gibt den
Winkelabstand eines Objekts zum
5Je weiter südlich sich das Objekt vom
Wert der Deklination. Sobald sich das ObjektBuchstabe → genutzt.
64 Vgl. (Wikipedia S. , 2012)
5 Vgl. (Wikipedia D. , 2012)
6 Vgl. (Wikipedia D. , 2012)
3. Abb.: Deklinationsachse (DEC-Achse)
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4. Abb.: Frühlingspunkt (RA-Achse)
3.4. Rektaszensionsachse
Bei der Rektaszensionsachse handelt es sich um die umgangssprachlich bezeichnete Erde in etwa 24 Stunden um ihre eigene Achse dreht, bewegt sich dasHimmelskoordinatensystem entsprechend mit.
7 Der Nullpunkt der Rektaszension wird auch "Frühlingspunkt" genannt. Dieser Punkt 8 Bei der Rektaszensionsachse wird die Angabe nicht in Grad sondern in Stunden angegeben. Hierbei wird vom Frühlingspunkt aus die 360 Grad Achse in "24 Stunden" aufgeteilt und von Bei fast allen Teleskopen wird die Rektaszensionsachse automatisch nachgeführt, d.h., nach dem Anfahren des Himmelsobjektes bleibt dieser im Fernrohrgesichtsfeld, sofern das Teleskop korrekt aufgestellt und ausgerichtet worden ist. Zur Ausrichtung des Teleskops muss die Rektaszensionsachse exakt zum Himmelsnordpol zeigen, d.h. , der Winkel zur Horizontalen entspricht exakt der geographischen Breite des Beobachtungsortes und die Aufstellung erspart man sich die Bewegung um die Deklinationsachse, die automatsch Fernrohrmontierung als parallaktisch, im Gegensatz zur azimutalen Aufstellung, bei der eine der beiden Achsen senkrecht zum Erdboden ausgerichtet ist.97 Vgl. (Wikipedia R. , 2012) 8 Vgl. (Wikipedia R. , 2012) 9 Vgl. (Wikipedia R. , 2012)
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3.5. Linsenfernrohr (Refraktor)
Beim Linsenfernrohr wird durch eine oder mehrere Linsen das einfallende Licht mit einem Objektiv gesammelt und das entstehende reelle Bild kann im Brennpunkt (Fokus) durch dasBrennweiten des Objektives und des Okulars ab.
Die Brennweite wird durch den Abstand vom Fokus bzw. Brennpunkt zur Optik (Objektiv) definiert, wobei die einfallenden Strahlen parallel sein müssen. Die Brennweite ist außerdem (Sammellinse oder Zerstreuungslinse) etc. 10 In der Abbildung 5 zeigt der Buchstabe f die Brennweite der Sammellinse an. Bei Linsenfernrohren gibt es zwei wesentlich Fernrohre: 11· Galilei-Fernrohr
· Kepler-Fernrohr
10 Vgl. (Wikipedia F. , 2012) 11 Vgl. (Wikipedia F. , 2012)
5. Abb.: Brennweite einer Sammellinse
6. Abb.: Vergleich Galilei-, Kepler-Fernrohr
Projekt: DFM - Spiegelteleskop Dokumentation -
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3.6. Das Galilei- Fernrohr
Das Galilei - Fernrohr wurde von Hans Lipperhey 1608 erfunden und von Galilei weiterentwickelt. Grundlegend hat das Galilei - Fernrohr als Objektiv eine Sammellinse und als Okular eine Zerstreuungslinse. Vorteile des Galilei-Fernrohres sind das aufrecht stehende Bild und die kurze Bauweise. Nachteile besitzt dieses Fernrohr jedoch auch. Es hat ein kleines Sehfeld und im Gegensatz zum Kepler - Fernrohr kann hier kein Zwischenbild erzeugt werden, um ein Fadenkreuz mit einzubinden. 123.7. Das Kepler-Fernrohr
Das Kepler - Fernrohr wurde 1611 von Johannes Kepler erfunden. Der ausschlaggebende Unterschied zum Galilei-Fernrohr ist, das auch das Okular eine konvexe Sammellinse ist. Objektiv ein reelles, umgekehrtes Bild erzeugt, das mit Hilfe einer Lupe, in dem Fall das ersichtilich. 1312 Vgl. (Wikipedia F. , 2012)
13 Vgl. (Wikipedia F. , 2012)
7. Abb.: Galilei-Fernrohr mit Sammel-und Zerstreungslinse
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1.Objektiv
2. Okular
3. Auge
4. Objekt
5. Zwischenbild
6. Bild
Umkehrung eingesetzt.
143.8. Das Okular
quotesdbs_dbs27.pdfusesText_33[PDF] BIUSJ - Catalogue de la Cartothèque - France
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